Décarbonation de l’industrie : l’importance de l’hydrogène renouvelable

Pour travailler sur la décarbonation de l’industrie, l’hydrogène renouvelable est un allié de taille. En effet, aujourd’hui, l’hydrogène utilisé dans l’industrie depuis des décennies est bien souvent carboné. Cela signifie qu’il est fabriqué par vaporeformage, un procédé reposant sur les énergies fossiles et fortement émetteur de CO2.

L’hydrogène dans l’industrie

Le véhicule à hydrogène fait beaucoup parler de lui depuis quelques années car il constitue une véritable innovation pour décarboner la mobilité. En revanche, l’hydrogène dans l’industrie n’est pas une nouveauté. Il est utilisé depuis des décénies pour alimenter des fours, des procédés chimiques, des raffineries… et même pour faire décoller des fusées !

Cependant l’hydrogène actuellement utilisé dans les industries est majoritairement carboné (dans plus de 98% des cas). Cela signifie qu’il est fabriqué par vaporeformage, un procédé reposant sur les énergies fossiles et fortement émetteur de CO2.

Les industriels adoptent peu à peu une stratégie de décarbonation de leur procédé industriel. Leur enjeu est donc de trouver des alternatives pour réduire l’intensité carbone de leur production.

Quelles industries consomment de l’hydrogène ? Pour quels usages ?

Les industries qui consomment de l’hydrogène sont les suivantes :

• Raffinage pétrolier
• Production d’ammoniac
• Chimie : matière première pour la production d’eau oxygénée, polyamide polyéthylène, polypropylène
• Métallurgie
• Production de méthanol
• Agroalimentaire : raffinage d’huiles, épaississants, édulcorants
• Verrerie : bouteilles, verre plat
• Semi-conducteurs : pièces pour systèmes électroniques
• Fusées

Zoom sur les plus gros consommateurs européens d’hydrogène industriel

Le plus gros consommateur européen d’hydrogène industriel est le raffinage pétrolier. La consommation annuelle de cette industrie est de 3,9 million de tonnes d’hydrogène carboné. Cette industrie représente 22% des émissions de CO2 mondiales. Dans cette industrie, l’hydrogène est utilisé pour :

• Purifier des combustibles pétroliers (essence)
• Produire des biocarburants et de sables bitumeux

Vient ensuite la production d’ammoniac. La consommation annuelle de cette industrie est de 3,2 million de tonnes d’hydrogène. Cette industrie représente 2% des émissions de CO2 mondiales. L’hydrogène est utilisé comme matière première pour la production d’ammoniac (en synthèse avec l’azote dans le réacteur).

Enfin, la chimie et la métallurgie ont une consommation annuelle de 1,1 million de tonnes d’hydrogène. A elles deux, ces industries représentent 8% des émissions de CO2 mondiales. L’hydrogène est utilisé dans la chimie comme matière première pour la production (eau oxygénée, polyamide, polyéthylène, polypropylène). Dans la métallurgie, l’hydrogène est utilisé comme énergie pour alimenter les fours qui fondent les minerais et assurent le traitement thermique du produit fini. Ce produit peut être l’acier (réduction directe et fours de recuit), cuivre, aluminium, zinc.

La décarbonation de l’industrie via l’hydrogène renouvelable, c’est pour bientôt ?

Raffinage pétrolier : c’est malheureusement difficile et aberrant. En effet, le volume d’hydrogène nécessaire pour fournir cette industrie est immense.  Et il n’y a, à notre sens, pas d’intérêt à décarboner la production de carburants polluants.

Production d’ammoniac : c’est un enjeu intéressant bien que le volume d’hydrogène nécessaire pour faire tourner une seule usine est très conséquent. Les productions actuelles d’hydrogène renouvelable ne permettent pas de couvrir complètement les besoins. Mais il est possible de convertir une partie de la production à l’usage d’hydrogène renouvelable.

Chimie : la décarbonation est possible et demande une moindre adaptation. L’hydrogène carboné utilisé actuellement pourrait facilement être remplacé par de l’hydrogène renouvelable.

Métallurgie : la décarbonation est possible et l’adaptation est à prévoir. Les procédés utilisent aujourd’hui du gaz naturel que l’on pourrait remplacer par de l’hydrogène renouvelable.

L’hydrogène consommé actuellement est carboné et donc extrêmement polluant

La production mondiale d’hydrogène est très majoritaiement carbonée :

• 98% de l’hydrogène produit est de l’hydrogène carboné. 75% est produit par vaporeformage du gaz naturel (SMR) et 23% par gazéification du charbon
• Le reste de la production est de l’hydrogène renouvelable : moins de 1% est produit par vaporeformage de biométhane (SMR biométhane), et moins de 2% est produit par électrolyse, comme l’hydrogène de Lhyfe (France, Europe, mix EnR, photovoltaïque, éolien, hydraulique)

Pourquoi s’engager dans la décarbonation de l’industrie ?

Dans la plupart des cas, les industriels peuvent remplacer leur hydrogène carboné par de l’hydrogène renouvelable ou écologique. Nous y travaillons avec eux lorsque nous considérons que cela a un sens. Utiliser de l’hydrogène renouvelable pour purifier le pétrole n’en aurait pas, par exemple.

Malheureusement, il faut noter que les incitations règlementaires (quotas gratuits d’émissions de CO2) pour encourager ce changement en Europe ne sont pas forcément de nature à accélérer la transition. Le nouveau mécanisme d’ajustement carbone aux frontières devrait permettre de faire évoluer ce système. Cependant la question divise car elle touche à la compétitivité industrielle des pays. L’urgence climatique face à la compétitivité économique des pays : misons sur une réaction à temps !

Sources : EY d’après AIE, The future of hydrogen, juin 2019 • http://www.afhypac.org • https://www.ifpenergiesnouvelles.fr